【大紀元2014年08月30日訊】（大紀元記者徐傑多倫多綜合報導）3D打印（3D printing）技術用數字化模型將材料一層層打印出來，通常被業界人士稱為積層製造（additive manufacturing）技術。目前，它能夠用來製造從眼鏡、航空器的部件到醫療假肢的各種物件，無需模具和焊接，人們只需將模型數據輸入計算機即可得到想要的東西。
美國市場研究公司Canalys最新報告稱，隨著計算機輔助設計能力和3D打印機可用性的提升，未來5年，3D打印技術將在工程、建築、國防、航空和醫療器械等領域帶來翻天覆地的變化，市場需求將大幅增長。
管理諮詢及技術服務公司Accenture最近發表的報告說，隨著3D打印機的普及相關成本的下滑，個性化訂製服務如珠寶和服裝等訂做在未來數年將迅速發展，企業將向少量生產和大規模訂製服務的經營模式方向發展。
報告認為，企業需要仔細考慮大規模個性化訂製所需要的依賴關係和新流程。產品設計師必須確定哪些屬性可以參數化，這些因素之間是如何互相關聯的，以及每個參數的限制。作為回報，企業將大幅減少非個性化產品的生產，相應的庫存成本也將顯著下滑。
3D打印市場增長勢頭好
根據美國市場研究公司Canalys預測，全球3D打印市場（包括打印機銷售、打印材料和相關服務）在2014～2018年的年平均複合增長率將達到45.7%，2018年的交易額將超過162億美元，比2013年的25億美元增長548%。
Canalys預計，3D打印市場交易額今年將比去年增長52%，達到38億美元。2013年，全球3D打印機的銷售額（不包括打印材料和相關服務）比2012年增長109%、達到7.11億美元，今年將增長79%、達到13億美元。
管理諮詢公司麥肯錫（McKinsey & Company）預測，到2025年，3D打印技術將使打印成本減少35%～60%，對全球經濟的貢獻將達4,000億美元。3D打印機不僅進入辦公室和普通家庭，還將用於產品製造、工具及模具製造和組織器官的生物打印等。
「儘管還在起步階段，但是其發展的主要障礙正在被解決中，3D打印市場發展潛力巨大。」 Canalys資深分析師Tim Shepherd說：「技術的發展使得打印時間更快，成本更低，而能夠打印的物體種類更多。」
「我們處在3D打印的轉折點。它正從一個新的、被過分炒作但很大程度未被驗證的生產製作過程轉向一個有實際生產能力的商用過程。」Shepherd指出：「隨著壁壘取消、新使用案例的增加和技術的改善，在未來5年，這一市場將出現顯著增長。」
3D打印引發大規模訂製服務
Canalys分析師Joe Kempton表示，3D打印帶來的一個顯著市場變化是大規模訂製服務（mass customization services）或將成為未來製造業的主要業務。隨著打印成本的下降和速度的提升，3D打印技術能夠滿足顧客的訂製需求，增加個性化訂單，使得企業向少量生產和大規模個性化訂製的經營模式方向發展。
在美國通用電氣公司（GE）和麻省計算機輔助設計公司GrabCAD聯合舉辦的2013年3D打印設計大賽中獲得一等獎的印度尼西亞工程設計公司Dtech-Engineering創始人Arie Kurniawan認為，3D打印機在不久的將來會得到普及，大規模訂製服務的需求將大幅增長。
消費者購買的大多數產品在某種程度上都是參數化的，如襯衣袖子有一定長度、抽屜把手有標準寬度等。通常情況下，這些參數是按人的平均標準設立的，許多人不一定滿意。
隨著技術發展和成本下滑，3D打印技術可以讓人們支付很少的額外費用就可以把這些參數設置成他們想要的。這樣，用戶購買傢俱時就可以選擇他們最喜歡的抽屜把手，然後根據個人情況或喜好調整把手的長度，手大的人可以選擇尺寸更大的把手。
對於塑料物體，可以在零售商店或第三方供應商那裡安裝3D打印機，數小時後就可以打印出來。對於金屬和其它材料，打印機可以裝在現場或專用的其它地方。
總部位於紐約的3D打印及電子商務公司Shapeways使用3D打印技術為消費者提供個性化物品訂製服務，公司提供的3D打印個性化產品包括機械部件、照相機零件、汽車部件、藝術品、珠寶和項鏈及耳環和手鐲等個人裝飾品、居家裝飾物品、玩具等。
根據Shapeways網站介紹，在公司的個性化產品訂製服務過程中，例如，用戶可以輸入一首詩或者一篇自定義文本，計算機屏幕上會自動出現由文字組成的花瓶的視覺效果。Shapeways隨後會使用3D技術把花瓶打印出來，然後在幾天內交付送貨。
3D打印技術製造航空器材
3D打印機製造航空器器材和零部件在不久或成為現實。據《金融郵報》報導，美國通用電氣公司（GE）位於俄亥俄州的航空部現正與其它公司和研究機構合作開發用3D打印技術製造高質量輕盈航空器材，如噴氣引擎托架和噴氣引擎燃料噴嘴等。
美國國家航空航天局（NASA）科學家最近開發出一種新的3D打印技術，可在一個部件上混合打印多種金屬即合金，解決了長期以來飛行器尤其是航天器零部件製造中所面臨的一大難題。
3D打印技術製造輕型噴氣引擎托架
GE全球研究部副主席兼風投部（GE Ventures）技術合作主管Michael Idelchik說，革新技術和高新材料是3D打印的航空器部件進入商用的關鍵。
2013年，GE和麻省計算機輔助設計公司GrabCAD合作舉辦了3D打印設計大賽，吸引了來自56個國家的700多家企事機構參加。該大賽主題是如何用3D打印技術為GE的航空噴氣引擎（包括GEnx）設計和製造一個更加輕盈的高質量金屬噴氣引擎托架。
在參加比賽的700多個設計中，GE最終選中10個進入決賽。來自印度尼西亞的工程設計公司Dtech-Engineering的3D模型由於硬度最高而重量最輕而獲得一等獎，獲得獎金7,000美元。該公司用3D打印機製造的金屬噴氣引擎托架僅重327克，比GE公司原始模型的重量2,033克輕84%。
3D打印技術製造合金航空器材
據設計工程諮詢服務公司Design Enineering報導，NASA噴氣推進實驗室（Jet Propulsion Laboratory，JPL）研究人員最近在《科學報告》雜誌上發表論文宣稱，研究成功能夠製造含有多種金屬的航空器材的3D打印技術。
JPL研究人員稱，除量身訂製的合金零部件外，該3D打印技術還可用於研究各種潛在的合金的屬性，並有可能在未來引發材料科學變革。此前，3D打印技術可以打印含有多種聚合物的塑料物件，但還無法打印含有多種金屬的物件。
對於火箭等航天器的零部件的製造，工程師往往需要訂製各種複雜的、有特殊要求的部件，在同一零件上使用多種不同性質金屬。例如，一個零件的一側需要具備低密度的特性，而另一側需要具備耐高溫的特性，或只能在一側具有磁性。
製造這樣的零部件此前只能採用焊接的方法，先分別製造出不同的部件，然後再將它們焊接起來。但焊縫天然具有缺陷，容易脆化，在高強度壓力下極易導致零件崩潰。
NASA噴氣推進實驗室研究人員說，在打印混合金屬物件的過程中，他們的3D打印新技術可以平滑地從一種合金過渡到另外一種合金（梯度合金）。雖然梯度合金的概念在過去的研究中已經被推出，但將這些複雜材料製造成實際的零部件，NASA還是第一個。
「我們正在做一個標準的3D打印工序，讓新技術能夠兼容不同的金屬粉末，以便於製造飛行器。」 JPL材料和冶金專家Douglas Hofmann說：「藉助這項技術，你可以不斷地改變材料的組成，製成合金器材。」
Hofmann稱，未來的太空飛行器可以安全地使用這種由3D打印技術製成的混合金屬部件，汽車工業和商用航空工業的設計製造人員，也會很快發現這種技術很有價值。◇
責任編輯：文鳳
